H.264编码算法的DSP优化与实现

论文摘要

H.264作为新一代视频压缩编码标准,它采用了多种先进的编码技术。对H.264标准的研究具有十分重要的实际意义,是目前国内外视频压缩编码、多媒体通信等方面研究的主要内容之一。然而H.264的高编码效率是以增加复杂度为代价的,要在实际视频通信产品中应用就必须研究编解码器的优化算法。论文首先介绍了H.264编码器的原理和实现方法,然后详细介绍DSP TMS320C64xx硬件平台和DSP指令优化方面的内容。接下来,利用SIMD(单指令多数据)技术,采用软件流水等汇编级优化,对H.264编码器的多个运算耗时模块进行优化,其中包括整数变换和量化模块,CAVLC(基于内容自适应变长编码)熵编码模块。另外,还使用预先零判决算法进一步提高编码器的运算速度。最后在DSP平台上,对论文中实现的编码器优化方法进行了实验。实验结果表明,与未优化的H.264编码器相比使用大量优化算法后,H.264编码器的运行速度得到了显著提高,且解码恢复图像质量基本不变。此外,论文中提出的优化算法已应用于实际视频通信产品中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 视频编码原理
• 1.3 主要视频编码标准
• 1.4 本文工作和论文结构安排
• 第二章 H.264 视频编码标准
• 2.1 H.264 的发展历史
• 2.2 H.264 的基本框架
• 2.2.1 档次和级别
• 2.2.2 编解码器结构
• 2.3 H.264 的关键技术
• 2.3.1 分层结构
• 2.3.2 帧内预测
• 2.3.3 帧间预测
• 2.3.4 变换
• 2.3.5 量化
• 2.3.6 重排序
• 2.3.7 熵编码
• 第三章 TMS320C64xx硬件平台与DSP指令
• 3.1 编码器硬件平台
• 3.2 编码器在DSP上的实现
• 3.2.1 代码的裁剪与移植
• 3.2.2 代码优化手段
• 3.2.3 TMS320C64xx指令及资源限制
• 第四章 基于DSP的编码算法优化
• 4.1 整数变换与量化模块
• 4.1.1 整数变换和反变换的优化
• 4.1.2 量化和反量化的优化
• 4.1.3 函数的合并优化
• 4.1.4 实验结果
• 4.2 零块预判决算法
• 4.2.1 预测模式P4×4 的预先判决零块算法
• 4.2.2 其他预测模式的预先判决零块算法
• 4.2.3 实验结果
• 4.3 熵编码模块
• 4.3.1 CAVLC的基本原理
• 4.3.2 CAVLC的上下文模式
• 4.3.3 CAVLC的编码过程
• 4.3.4 CAVLC的优化
• 4.3.5 实验结果
• 4.4 综合结果
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录